Сталь 3 физические свойства

Обновлено: 04.05.2024

Сталь – это сплав двух элементов железа, углерода, легирующих примесей, которые добавляют в металл для придания ему нужных свойств. Ст3 – это конструкционная углеродистая сталь обыкновенного качества, широко распространена во всех сферах промышленного производства. Является самым распространенным металлом для несущих строительных конструкций. Из этого сплава делают лист, профиль, трубу, двутавры и другой металлопрокат.

Химический состав

Марки стали различаются по составу, который определяет механические характеристики, область применения и свариваемость материала.

Небольшое количество легирующих элементов и высокая пластичность Ст3 делает её самым распространённым сплавом, применяемым в строительстве. Ни одна стройка не может обойтись без проката из Ст3.

Химический состав материала включает следующие элементы:

железо – 97%;
углерод – 0,14-0,22%;
никель, медь, хром – каждый не больше 0,3%;
марганец - 0,4-0,65%;
кремний - 0,05-0,17%;
мышьяк менее 0,08%;
серы не более 0,05;
фосфор менее 0,04%.

Углерод определяет твёрдость, прочность, пластичность, показатели свариваемости, физико-механические свойства стали. Сера и фосфор – вредные примеси.

Легирующие элементы в структуре этого сплава, которые влияют на его характеристики – это марганец, хром, медь и никель.

Физические и механические свойства

Сталь Ст3 это самая используемая марка металла, применяемая в строительстве и в машиностроении. Низкая цена в сочетании с физико-механическими показателями, которые определили популярность этого материала.

Перечислим механические показатели Ст3:

предел текучести 205-255 МПа;
временное сопротивление разрыву 370-490 МПа;
относительное удлинение 22-26%;
ударная вязкость при температуре:
20 0С составляет 108 Дж/см2;
20 0С равняется 49 Дж/см2;
твёрдость HB 10-1: 131 МПа.

Прочностные показатели предел текучести и относительное удлинение – зависят от толщины и формы проката. Чем больше толщина металлопроката, тем ниже значение показателя, самые низкие показатели у труб, высокие показатели у листов, толщиной 5-10 мм.

Плотность Ст3 составляет 7850 кг/м3. Сплав относится к хорошо свариваемым материалам.

Маркировка Ст3

Классифицируются низкоуглеродистые стали по составу степени расселения. Раскисление – это процесс удаления из расплава кислорода, являющегося вредной примесью. Он ухудшает механические и другие свойства материала.

По степени раскисления сплав бывает трёх видов:

спокойная обозначается «сп»;
полуспокойная – маркировка «пс»;
кипящая – «кп».

Проведём расшифровку материала Ст3Гпс. Буквы «Ст» обозначают сталь. Цифра «3» – это процентное содержание углерода, чем больше цифра, тем больший процент углерода содержится в металле. Буква Г - пишется, если процент содержания марганца в 0,8% и более. ПС – полуспокойная.

Разновидности сплава Ст3

Спокойная сталь раскисляется с использованием марганца, кремния и алюминия. Это дорогой и высококачественный материал. За счёт однородной структуры спокойный металл пластичнее и коррозионно устойчивее. Применяется для изготовления несущих ответственных конструкций, узлов машин, механизмов, которые работают при отрицательных температурах и динамических нагрузках.

Полуспокойная сталь раскисляется марганцем и алюминием. Показатели прочности и пластичности у этого материала близки к спокойной стали, но уступают ей. Применяется при возведении несущих металлоконструкций, где требования к прочностным показателям ниже, чем у конструкций из спокойного металла. Преимуществом этого сплава – его стоимость дешевле.

Кипящая сталь самая дешёвая, раскисляется только марганцем. При заливке этого расплава в слябы происходит активное кипение – выделяются содержащиеся в сплаве газы. В разных частях слитка может иметь неоднородные свойства. Кипящая металл хрупкий, плохо сваривается и подвержена коррозии. Применяется для изготовления конструкций, к которым не предъявляются высокие требования.

Применение Ст3

Из спокойной стали производят: лист, уголок, швеллер, арматуру, двутавровую балку и другой металлопрокат, который используют для изготовления:

трубопроводной арматуры, труб, фасонных изделий;
мостовых кранов, несущих железнодорожных металлоконструкций, каркасов зданий, внутрицеховых металлоконструкций, железнодорожных и автомобильных мостов;
ёмкостей для хранения воды и нефтепродуктов, железнодорожных вагонов, цистерн для перевозки нефтепродуктов;
кузовов автомобилей, корпусов судов;
других ответственные конструкции, применяемых во всех отраслях промышленности, работающих при низких температурах окружающего воздуха, в условиях динамических знакопеременных нагрузок.

Полуспокойная сталь используется для тех же металлоконструкций и деталей, что и спокойная, но при условии, что эти изделия не будут работать при температурах ниже -10 0С.

Кипящая сталь. Применяется для малонагруженных, второстепенных, ненагруженных металлоконструкций, которые работают при постоянных нагрузках. Из неё изготавливают заборы, заземление, кронштейны, листовую обшивку, другие элементы зданий и металлоконструкций.

Сталь Ст3

Сталь представляет собой материал, в котором основными элементами становятся железо и углерод, а другие вещества включаются в состав для изменения эксплуатационных качеств или контролируются в определенном диапазоне. Довольно больше распространение получила сталь 3. Она применяется для производства самых различных заготовок. Сталь Ст3 многим известна по трубам, которые применяются при создании систем теплоснабжения. Характеристики стали и ее особенности, к примеру, химический состав определяют не только широкое распространение металла, но и определенные особенности термической обработки.

Каждая категория стали характеризуется своим определенным химическим составом. Он во многом определяет область применения создаваемых заготовок и сложности, которые возникают при термической обработке.

Химический состав стали Ст3 делает ее одним из самых распространенных материалов, которые можно встретить на рынке. Без этого металла сложно себе представить современные строительные работы.

Ключевыми моментами, которые касаются химического состава, назовем следующее:

Как ранее было отмечено, основными химическими элементами являются железо и углерод. Первый элемент имеет концентрацию 97%, углерода всего 0,14-0,22%. Именно углерод определяет показатель твердости и некоторые другие физико-химические свойства структуры.
В состав структуры включается относительно небольшое количество легирующих элементов. Основными элементами стали хром и никель, концентрация которых составляет 0,3%. В этой же концентрации в состав включается медь.

При большом количестве разновидностей сталей у рассматриваемой жестко контролируется концентрация вредных примесей, которыми являются фосфор и сера. Кроме этого, в состав в большой концентрации входит азот, на который приходится около 0,1 массы.

Сталь Ст3, характеристики которой будут рассмотрены подробно, применяется в качестве основы при изготовлении просто огромного количества различных заготовок. Это можно связать с уникальными физическими и механическими свойствами. Механические свойства стали Ст3, которые контролируются при выпуске заготовок, следующие:

Временное сопротивление.
Предел текучести.
Степень изгиба под воздействием большого усилия.
Относительное удлинение.
Ударная вязкость при определенной температуре.

Наиболее важные технические характеристики углеродистой стали 3 следующие:

Поверхность имеет твердость 131 МПа.
Плотность стали неоднородная, вес также может варьироваться в большом диапазоне.
Свариваемость не характеризуется какими-либо ограничениями.
К отпускной хрупкости структура не склонна.

Рассматриваемые свойства стали 3 определяют ее широкое распространение именно в сфере строительства. Большое распространение получил и различный прокат, который применяется при механической обработке.

Расшифровка марок Ст3

Провести расшифровку любой марки можно в соответствии с установленными стандартами и нормативной документации. Обозначение стали по ГОСТ позволяет при расшифровке марок определить основные качества. ГОСТ 380 определяет наличие следующих разновидностей металла:

Сталь Ст3сп.
Сталь Ст3пс.
Сталь Ст3кп.

Стоит учитывать, что индексы должны применяться при любой маркировке.

Свойства различных марок Ст3

Марка материала может расшифровываться следующим образом:

СТ – обозначение, которое указывает на обыкновенное качество углеродистой стали. Примером назовем Ст3сп5.
3 – цифра, являющаяся условным номером марки сплава. В зависимости от концентрации углерода могут применяться цифры в пределе о 0 до 6.
Г – в некоторых случаях может применяться подобный символ для обозначения марганца. Определенный тип стали, к примеру, Ст3гпс имеет в составе марганец 0,8%.
Сп – степень раскисления материала. При рассмотрении Ст3пс5 можно сказать, что структура полуспокойная, но при этом степень раскисления достаточно высокая. Обозначение «пс» применяется для полуспокойных, «кп» — кипящих сплавов.

Расшифровывается Ст3кп2 подобным образом относительно недавно. Ранее использовались другие стандарты при маркировке. Кроме этого, ранее деление металла проводилось на несколько различных групп.

Применение стали Ст3

Рассматривая различные марки стали нужно учитывать тот момент, что они классифицируются по степени раскисления. Этот химический процесс предусматривает удаление с состава кислорода. Слишком большая концентрация кислорода определяет снижение физических и механических свойств.

Классификация проводится следующим образом:

Спокойная характеризуется тем, что в состав входит от 0,16 до 0,3% кремния.
Полуспокойная имеет средний показатель концентрации рассматриваемого элемента.
Кипящая отличается по химическому составу от спокойной тем, что в составе содержится кремния не менее 0,05%.

Маркируется материал Ст3 соответствующим образом. Для проведения химического процесса могут использоваться различные вещества.

Стоит учитывать, что спокойная обходится намного дороже других вариантов исполнения. Это можно связать со следующими моментами:

Структура однородная, за счет чего повышается степень защиты материала от воздействия окружающей среды.
В состав входит небольшое количество кислорода, что и определяет высокие эксплуатационные качества.

При использовании спокойной стали могут изготавливать следующие изделия:

Прокат листового и фасонного типа.
Арматура и детали, которые можно применять для создания трубопровода. Для транспортировки теплоносителя или газа, другой среды могут применятся различные трубы. Для того чтобы они выдерживали высокую нагрузку и воздействие окружающей среды при изготовлении должны применять материалы, обладающие прочностью и твердостью. Кроме этого, уделяется внимание и себестоимости, так как слишком дорогие сплавы могут быть менее практичными в применении. Сталь 3 подходит в большей степени для изготовления подобных изделий.
Основные и второстепенные элементы, применяемые при изготовлении подвесных конструкций и железнодорожных элементов. В железнодорожной отрасли наиболее востребованы металлы, которые имеют невысокую стоимость и высокие эксплуатационные качества. За счет больших размеров подвесных конструкций цена одного квадратного метра также имеет большое значение.

Полуспокойная разновидность стали, применение которой также весьма широкое, в составе имеет около одного процента кислорода. За счет этого характеристики твердости и пластичности выражены в меньшей степени. При применении стали 3 могут изготавливаться:

Трубы. Подобный материал сегодня получил самое широкое распространение. Трубы применяются при создании отопительной системы, в качестве несущих элементов. Стоит учитывать, что трубы могут иметь различный диаметр и толщину создаваемых стенок. Рассматриваемый сплав обладает относительно невысокой коррозионной стойкостью, поэтому нужно проводить защиту поверхности от воздействия повышенной влажности.
Листовой прокат также применяется крайне часто, особенно при изготовлении корпусных изделий или обшивке несущих конструкций. Толщина может варьировать в большом диапазоне. Прокат листовой может применяться при холодной гибке или штамповке. Эти два процесса характеризуются высокой производительностью. Именно поэтому рассматриваемый сплав получил самое широкое распространение.
Квадраты и уголки часто применяются для получения несущих конструкций. Они характеризуются высокой прочностью, так как грани существенно повышают жесткость и могут распределять нагрузку. Уголки и квадраты характеризуются большим количеством параметров: толщина листа, угол расположения плоскостей, длина и форма поперечного сечения. Область применения – изготовление несущих конструкций и усиление уже существующих конструкций.
Различные шестигранники. Они также получили широкое распространение, могут применяться в самых различных отраслях промышленности.

Лист стальной Ст3 горячекатаный

Кипящие сплавы получили широкое распространение по причине доступности. По стоимости они самые доступные, при этом получаемая структура характеризуется высокой степенью обрабатываемости. Кроме этого, сплав хорошо поддается термической обработке, однако эксплуатационные качества по причине высокой концентрации кислорода снижены.

В заключение отметим, что многие аналоги стали 3 обладают соответствующими эксплуатационными характеристиками. Зарубежные производители применяют собственные стандартны при маркировке. При этом концентрация вредных примесей выдерживается в определенном диапазоне. Применение самых современных технологий позволяет снизить количество фосфора и серы в составе, за счет материал становится более прочным и менее хрупким. В некоторых случаях проводится добавление легирующих элементов.

Сталь СТ3пс конструкционная углеродистая

Среди широкого ряда углеродсодержащих сталей предназначенных для возведения опорных конструкций самым популярным является сплав обыкновенного качества – сталь Ст3пс. Дело в том, что данный экземпляр не имеет описания регламента по сварке, практически не подвержены воздействию коррозии и обладает отпускной твердостью. Изготавливается он при пропуске материала через мартеновские печи.

Механические и физические характеристики

Подвид данного сплава маркируемого как сталь Ст3пс, характеристики которого сходятся с сырьем с индексом С245 производственными особенностями и практически идентичным составом, принадлежит категории материалов для возведения несущих и не несущих сооружений в среде с положительной температурой. То есть, сварные сооружения, эксплуатируемые в условиях диапазона температур от -20 °C до +425 °C, с условием что толщина материала будет варьироваться в пределах от 10 до 25 мм.

К примеру, электросварочные трубы, имеющие рабочую температуру в пределах 300 °C, трубопроводные и котловые элементы, предназначенные для работы в пределах температуры 200 °C. Также для стали Ст3пс характерно удлиняться во время деформации в холодном состоянии, при этом, не получая разрушений и не теряя прочность.

Механические и физические свойства стали Ст3ПС

Характеристики Ст3пс5 соответствуют нормам материалов, тонкие листы из которых поддаются штамповке и сгибанию без повреждений, но в то же время толстый слой этого материала можно безопасно деформировать только в случае изгиба по большому радиусу или при использовании предоперационного нагрева. Показатель устойчивости к коррозии на среднем уровне, достаточный для хранения заготовок между операциями или для эксплуатации в сухом помещении, без нужды в нанесении на сталь дополнительной защиты.

Механические требования к изделиям изготовленным из Ст3пс находящимся в помещении при температуре +20 °С:

Наименование	σ_в, Мегапаскаль	σ_Т, Мегапаскаль	δ_5, %	Ψ, %
Труба, изготовленная по ГОСТу 8696-74	372	245	23
Труба, изготовленная по ГОСТу 10705-80	372	225	22
Прокат стали по ГОСТу 535-2005	370-480	205-245	23-26
Толстый лист стали по ГОСТу 14637-89	370-480	205-245	23-26
Стальная арматура, изготовленная по ГОСТу 5781-82	373	235	25
Стальная катанка, изготовленная по ГОСТу 30136-95	490-540	60

Расшифровка обозначения стали Ст3пс, звучит как материал с процентным содержанием углерода, не превышающим значение в 0,3%, но, несмотря на это, Ст3пс относится к разделу полуспокойных сталей. Название соответствует ГОСТу 380-2005, основной свод правил которого:

СТ – буквы, с которых начинается название.
Маркировочный номер обозначается цифрами в начале.
Если содержание элементов марганца превышает 0,8% от общей массы – в названии должна присутствовать буква Г.
Раскисление сплава обозначается сокращениями — пс, сп, кп.

Химический состав стали Ст3ПС

И если руководствоваться этими параметрами, получится что Ст3пс — это полуспокойная сталь с химическим раскислением происходящим в реакции с титановым или алюминиевым сплавом, ферросилициалюминием и ферросилицититаном. Это довольно распространенный тип стали отличающийся усредненными особенностями характеристик и небольшой ценой, стоящей между спокойным и кипящим сплавом.

Так называемыми обычными характеристиками, сплав наделяют вкрапления небольших частиц иных, необязательных элементов.

Но помимо них в состав входят также:

Элемент	Процентное содержание
Железо	98%
Углерод	0,14-0,22%
Марганец	0,4-0,65%
Никель	Не больше 0,3%
Хром	Не больше 0,3%
Медь	Не больше 0,3%
Кремний	0,05-0,15%
Мышьяк	Не больше 0,08%
Скандий	Не больше 0,05%
Фосфор	Не больше 0,04%
Азот	Не больше 0,008%

Аналоги марки

Согласно системе производства, марка стали Ст3пс имеет родственные связи с другими подобными сплавами, как отечественного, так и зарубежного производства. Среди них можно отметить С245 изготовленный по ГОСТу 27772, ВСт3пс6 — ГОСТом для которого является 23570-79 и иностранный E-235-B (более известный как Fe 360-B). Все они объединены характеристикой универсального проката сталей предназначенных для возведения строительных сооружений со сварным и не сварным типом соединения.

Конечно, полными аналогами друг друга сплавы разных маркировок назвать нельзя. К примеру, та же отечественная С245 хоть и имеет схожие со сталью 3пс характеристики по прочности, выдерживаемой температуре и давлению, условиям сварки и возведения конструкций — наделена отличиями в составе. А именно – количество железа и марганца совпадают, но иные компоненты, такие как кремень или углерод, имеют меньший или больший процент содержания от общей массы. С другими аналогами ситуация примерно такая же.

Применение материала

Основные характеристики одного из самых популярных материалов, такие как сохранение прочности материала несмотря на высокую нагрузку и широкий диапазон выдерживаемых температур, позволяют применение стали 3пс в несущих конструкциях. Плюсом также является отсутствие надобности в подогреве металла перед его сваркой и термической обработке по окончанию сварочных работ.

Сетка из стали СТ3ПС Швеллер из стали СТ3ПС Арматура из стали СТ3ПС

Благодаря этому Ст3пс используется при производстве:

Листового проката толщиной материала в пределах 10 мм, служащего для сооружения несущих конструкций, соединенных сварочным способом и используемых при изменяющемся воздействии веса на элементах от 11 до 25 мм в толщину.
При изготовлении арматуры с гладким профилем, применяемой в железобетонной промышленности.
Изготовление профильных деталей для сельскохозяйственного машиностроения.
Изготовление просечено-вытяжных листов.
Изготовление деталей трубопровода.
Изготовление соединительных профилей трубопроводных конструкций, рассчитанных на работу в условиях перепада температуры от -20 до +200°.
Изготовление электросварочных труб.
Изготовление основного слоя обшивки для изделий, нуждающихся в устойчивости к износу коррозией.

Регламентирующие документы

Документ, регламентирующий точность состава при производстве стали Ст3пс — ГОСТ 380-2005, изданный еще в 1960 году. Его правила действуют как раз к сфере строительных сталей к которым и относится Ст3пс. Следование требованиям ГОСТа подтверждает соответствие химического состава и качества изделий (штампованные детали, трубы, проволока и т.п.).

Далее прилагается список главных условий производства:

Изготавливается материал исключительно в мартеновских или бессемеровских печах.
Видимые в обжатой заготовке невооруженным глазом — шероховатости, распады слоев и раковина посадки должны быть удалены.
По просьбе заказчика сплав может поставляться в заранее обработанном термальным воздействием виде.
Состав стали ни при каких обстоятельствах не изменяется без желания заказчика, и должен соответствовать вышеизложенному набору процентного содержания химических элементов.

Также подразумевается сохранение стандарта по толщине стали и ее рекомендуемых физических (прочность, сила воздействия коррозии, растяжение, текучесть, сопротивление и т.п.) и технических характеристик.

Сталь Ст3 — марки, характеристики, химический состав

Одной из самых востребованных марок стальных сплавов можно смело назвать сталь Ст3. Этот материал можно найти практически везде, начиная от садовых скамеек и заканчивая сложными сварными конструкциями. Чем это вызвано?

Где используют сталь Ст3 и при каких условиях ее сваривают?

Сталь – это железный сплав с добавлением примесей, включая углерод. Для получения сырья перерабатывают чугун, используя один из трех способов: мартеновский, электротермический, конверторный. Процентное содержание железа – от 45%. Выпуск данного сырья регулирует государственный стандарт 380-2005..

Металлургические комбинаты производят следующую номенклатуру изделий из марки Ст3:

Расшифровка стали Ст3

Поставляемая заказчику сталь должна быть отмаркирована в соответствии с ГОСТ 380-2005. Полное название Ст3 должно звучать следующим образом Ст3Гсп ГОСТ 380-2005. Ее расшифровка звучит следующим образом:

Ст – так обозначают углеродную сталь обыкновенного качества;
3 – порядковый номер марки сплава по ГОСТ 380-2005;
Г – это обозначение марганца. Если в сплаве его более 0,8%, то ее необходимо указывать.
Сп – уровень раскисления.

В качестве заменителя можно использовать сталь С245, это определено в ГОСТ 27772-88 и С285

Расшифровка марки стали Ст3 указывает на основные компоненты в ее составе – железо (97%) и углерод (0,14-0,22%). От концентрации углерода зависит основное качество сплава – его твердость. В состав стали входят также небольшие количества:

марганца – 0,4-0,65%;
кремния – 0,15-0,17%;
никеля и хрома – по 0,3%;
мышьяка – 0,08%;
меди – до 0,3%;
серы – 0,05%;
фосфора – 0,04%;
азота – до 0,008%.

Особенностью сплава Ст3 является жесткое регламентирование содержания вредных примесей – серы и фосфора. Фосфор снижает пластичность металла при действии высоких температур, а сера при взаимодействии с железом образует сульфиды, вызывающие явление красноломкости. Следует отметить и повышенную концентрацию азота, на который приходится почти 0,1%. В соответствии с ГОСТом 380-2005 сплав маркируется с сопутствующими индексами, которые указывают на степень раскисления, например, Ст3Гсп:

первые две буквы указывают на углеродистую сталь обыкновенного качества;
цифра «3» означает порядковый номер марки по данному ГОСТу;
знак «Г» свидетельствует о модификации с повышенным содержанием марганца;
«сп», «кп», «пс» — степени раскисления.

Заменителями марки стали Ст3 могут выступать:

С245, согласно ГОСТу 27772-88;
С285;
ВСт3Сп.

Зарубежные аналоги маркируются по другим правилам:

A57036, K01804 – США;
40B, 722M24, HFS4 – Великобритания;
1.0038, DC03 – Германия;
E24-2, E24-4 – Франция;
SS330, SS400 – Япония;
Fe360B, Fe360C – Италия;
G235C – Китай;
RSt360B – Австрия;
Fe235D – Венгрия.

Номенклатура продукции включает:

Свойства сплава

Основные физические свойства стали 3:

плотность – 7850 кг/м3, показатель может колебаться в определенных пределах;
модуль упругости – 200 ГПа;
коэффициент теплопроводности – 55 Вт/м*К;
величина, характеризующая отношение относительного поперечного сжатия к растяжению – 0,3.

Среди технических параметров особое значение придается:

поверхностной твердости – 131 МПа;
временному сопротивлению – 360-570 МПа;
пределу текучести – 235-245 МПа;
относительному удлинению – 33%;
относительному сужению – 59%;
температурному диапазону ковки – 750-1300 градусов;
неограниченной свариваемости любым из возможных способов;
отсутствию склонности к отпускной хрупкости и флокеночувствительности.

Раскисление стали

На механические свойства стали Ст3 большое влияние оказывает степень раскисления, которая обязательно должна указываться в маркировке. Раскислением называют процесс удаления растворенного кислорода из расплава. Кислород считается вредной примесью, так как он образует с железом оксиды, повышающие хрупкость и пористость сплава.

В качестве раскислителей используются вещества, обладающие более высоким сродством к кислороду, чем железо – марганец, кремний или алюминий. Соединяясь с кислородом, они восстанавливают железо до свободного состояния. Образующиеся при этом оксиды MnO, SiO2, Al2O3 удаляются вместе со шлаками. Различают три степени окисления стали.

Спокойные стали входят в разряд самых качественных. Они маркируются символами «сп» и отличаются:

плотной, однородной структурой;
высокими показателями пластичности;
максимальной устойчивостью к коррозии.

Характеристики стали 3сп позволяют использовать ее при сооружении несущих металлоконструкций. Ее главным недостатком является высокая стоимость.

Полуспокойные стали («пс») занимают промежуточное положение по качеству и цене. Их кристаллизация происходит без кипения, но с выделением большого количества газа. В силу более доступной стоимости полуспокойные стали часто используют для изготовления менее ответственных изделий.

Кипящие стали характеризуются:

неоднородной структурой;
высокой загрязненностью газами;
повышенной хрупкостью.

Но они превосходно поддаются обработке при любом температурном режиме. При соблюдении необходимых условий они представляют самый доступный и практичный материал.

Термическая обработка

Для улучшения эксплуатационных характеристик стали Ст3 применяется термообработка с помощью:

отжига, позволяющего добиться равновесной структуры металла и более низкой пластичности;
закалки, придающей сплаву максимальную твердость;
отпуска, который снимает внутренние напряжения, возникающие при закалке;
цементации, повышающей поверхностную твердость и износоустойчивость без изменения внутренней структуры.

для закалки – 900-920 градусов;
отпуска – 180-250;
нормализации – 920-950 градусов.

После термообработки основной структурной составляющей поверхности сплава становится мартенсит с карбидами высокой износостойкости и твердости — выше 60 HRC. Внутренняя структура металла будет оставаться пластичной и вязкой с показателем твердости 30-42 HRC.

Преимущества и недостатки

Плюсы и минусы сплава определяются его механическими свойствами. Одной из важных характеристик стали 3 является хорошая свариваемость без предварительной подготовки и последующей термообработки. Сварку можно проводить любым из методов:

дуговым;
электрошлаковым;
контактно-точечным;
плавящимся электродом в углекислом газе;
аргонно-дуговым.

Для изделий, толщина которых превышает 36 мм, сварочные работы рекомендуется проводить с подогревом детали и термической обработкой шва.

Сплав представляет универсальный конструкционный материал, который по совокупности положительных качеств превосходит высоколегированные стали.

Достоинства марки стали Ст3сп состоят:

в наличии гомогенной структуры, обеспечивающей защиту металла от внешнего воздействия;
высокой коррозионной устойчивости;
повышенной твердости и упругости;
отсутствии флокеночувствительности и отпускной хрупкости;
устойчивости к динамическим нагрузкам;
доступной стоимости по сравнению с другими сплавами.

Недостатком сталей Ст3 является невысокая устойчивость к низким температурам.

Область применения

Технологические параметры спокойных сталей позволяют использовать их в производстве:

листового и фасонного проката;
труб и арматуры для магистральных газопроводов;
крупных подвесных конструкций в железнодорожной отрасли и железнодорожного инструмента;
двухслойных листов, устойчивых к коррозии.

Наиболее широкое применение имеют полуспокойные стали. Несмотря на сниженные показатели твердости и пластичности, эти сплавы характеризуются более доступной стоимостью. Из них получают:

трубы для систем отопления разного диаметра и толщины стенок;
листовой прокат для обшивки корпуса различных агрегатов;
уголки и квадраты для несущих конструкций.

Кипящая сталь входит в категорию самых доступных по стоимости. Из-за высокой концентрации кислорода эксплуатационные свойства материала заметно ниже, но он хорошо поддается термической обработке. Из него производят изделия рядового назначения, которые не подвергаются переменным нагрузкам.

Аналоги

3.1 Углеродистую сталь обыкновенного качества изготовляют следующих марок: Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, Ст3Гпс, Ст3Гсп, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс, Ст6пс, Ст6сп.
Буквы «Ст» обозначают «Сталь», цифры — условный номер марки в зависимости от химического состава, буква «Г» — марганец при его массовой доле в стали 0,80% и более, буквы «кп», «пс», «сп» — степень раскисления стали: «кп» — кипящая, «пс» — полуспокойная, «сп» — спокойная.

3.2 Сопоставление марок стали по настоящему стандарту и международным стандартам ИСО 630 и ИСО 1052 приведено в приложении А.

3.3 Требования к химическому составу стали марок Е 185 (Fe 310), E 235 (Fe 360), E 275 (Fe 430), Е 355 (Fe 510), Fe 490, Fe 590, Fe 690 по международным стандартам ИСО 630 и ИСО 1052 приведены в приложении Б.

3.4 Степень раскисления, если она не указана в заказе, устанавливает изготовитель.

Механическая обработка

Выбор режимов резания и подбор инструмента – это важная часть, необходимая для составления правильного технологического процесса обработки деталей, изготовленных из Ст3.

Для ее точения или фрезерования применяют режущий инструмент, выполненный из твердых сплавов ВК8, Т5К10. Для получения резьбы и внутренней, и наружной применяют метчики и плашки, выполненные из сталей Р18, Р6М5. При обработке на станках токарно-фрезерной группы целесообразно применять водоэмульсионные СОЖ, например, Эмульсол. Кстати, при нарезании резьбы вручную желательно использовать касторовое масло, которое существенно облегчает работу.

Выбор скорости обработки производят на основании свойств стали, технических параметров станочного оборудования и вида обработки. Например, при диаметре заготовки от 60 до 100 мм, допустимо использовать токарный резец с размером державки 16х25 мм. При глубине резания в 3 мм, скорость подачи суппорта должна равняться от 0,7 до 1,2 мм на один оборот шпинделя. При обработке на токарном станке допускается скорость вращения шпинделя в пределах 700 оборотов в минуту.

Свариваемость

Востребованность стали объясняется плотностью и степенью раскисления. Сплав действительно хорошо подвержен свариванию. Можно использовать дуговые, электрошлаковые, контактно-точечные способы. Из стали Ст3 производят декоративные кованые изделия: ограды, решетки, перила.

Правила чтения маркировки

Маркировка – это особое буквенное значение, которое может многое рассказать о стали Ст3. Но его нужно правильно прочесть, чтобы узнать о физических характеристиках и химических свойствах сплава.

Правила чтения на примере Ст3Гсп:

3 – условный номер;
Г – в составе от 0,8% марганца;
Сп – спокойный сплав (по степени раскисления).

Потребителям импонируют технические характеристики стали Ст3. Они описаны в государственном стандарте.

Технические характеристики углеродистой стали 3

К категории конструкционных углеродистых сплавов обыкновенного качества относится сталь 3, характеристики которой обеспечили ей применение во многих областях народного хозяйства. Одним из факторов, способствующих широкому распространению материала, является его низкая себестоимость.

Химический состав

первые две буквы указывают на углеродистую сталь обыкновенного качества;
цифра «3» означает порядковый номер марки по данному ГОСТу;
знак «Г» свидетельствует о модификации с повышенным содержанием марганца;
«сп», «кп», «пс» – степени раскисления.

Свойства сплава

плотность – 7850 кг/м 3 , показатель может колебаться в определенных пределах;
модуль упругости – 200 ГПа;
коэффициент теплопроводности – 55 Вт/м*К;
величина, характеризующая отношение относительного поперечного сжатия к растяжению – 0,3.

Раскисление стали Термическая обработка

После термообработки основной структурной составляющей поверхности сплава становится мартенсит с карбидами высокой износостойкости и твердости – выше 60 HRC. Внутренняя структура металла будет оставаться пластичной и вязкой с показателем твердости 30-42 HRC.

Преимущества и недостатки Область применения

листового и фасонного проката;
труб и арматуры для магистральных газопроводов;
крупных подвесных конструкций в железнодорожной отрасли;
двухслойных листов, устойчивых к коррозии.

Читайте также: